KR101974730B1 - 전자 디바이스 안테나 - Google Patents

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Abstract

손목 시계와 같은 전자 디바이스는 금속 측벽들과 같은 금속 부분들을 갖는 하우징을 가질 수 있다. 하우징은 안테나를 위한 안테나 접지를 형성할 수 있다. 안테나를 위한 안테나 공진 요소는, 디바이스의 전면에서 디스플레이 층, 터치 센서 층, 및 근거리 통신 안테나 층과 같은 용량 결합된(capacitively coupled) 컴포넌트 층들의 스택으로 형성될 수 있다. 추가적 안테나가 디바이스의 주변 에지 및 안테나 접지를 따라서 이어지는 주변 공진 요소로부터 형성될 수 있다. 후면 안테나는 무선 주파수 안테나 공진 요소로서 무선 전력 수신 코일을 사용하여 형성될 수 있거나, 또는 광 기반 컴포넌트들에 대한 플라스틱 지지체 상의 금속 안테나 트레이스들로부터 형성될 수 있다.

Description

전자 디바이스 안테나{ELECTRONIC DEVICE ANTENNAS}
본 출원은 2016년 8월 11일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/234,907호에 대한 우선권을 주장하며, 이는 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 출원은 전자 디바이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 무선(wireless) 통신 회로를 구비한 전자 디바이스를 위한 안테나에 관한 것이다.
전자 디바이스에는 종종 무선 통신 기능이 제공된다. 작은 폼 팩터(form factor)의 무선 디바이스에 대한 소비자 요구를 만족시키기 위해, 제조자는 콤팩트한 구조체를 사용하는 안테나 컴포넌트와 같은 무선 통신 회로를 구현하기 위해 지속적으로 노력하고 있다. 동시에, 점점 더 많은 통신 대역들을 커버하는 무선 디바이스에 대한 요구가 있다.
안테나들은 서로 그리고 무선 디바이스 내의 컴포넌트들과 간섭할 가능성이 있기 때문에, 안테나들을 전자 디바이스에 통합할 때 주의해야 한다. 더욱이, 디바이스 내의 안테나들 및 무선 회로가 동작 주파수의 범위에 걸쳐 만족스러운 성능을 나타낼 수 있도록 보장하기 위하여 주의해야 한다.
따라서, 무선 전자 디바이스를 위한 개선된 무선 통신 회로를 제공할 수 있는 것이 바람직할 것이다.
손목 시계와 같은 전자 디바이스는 금속 측벽들과 같은 금속 부분들을 갖는 하우징을 가질 수 있다. 디스플레이가 디바이스의 전면 상에 장착될 수 있다. 발광 다이오드들 및 검출기들과 같은 광 기반 컴포넌트들이 디바이스의 후면 상에 장착될 수 있다.
하우징은 안테나 접지를 형성할 수 있다. 안테나 접지 및 안테나 공진 요소는 디바이스의 전면에서 안테나를 형성하는 데 사용될 수 있다. 안테나 공진 요소는 디바이스의 전면에서의 용량 결합된(capacitively coupled) 컴포넌트 층들의 스택으로부터 형성될 수 있다. 컴포넌트 층들의 스택은 디스플레이 층, 터치 센서 층, 및 근거리 통신 안테나 층을 포함할 수 있다.
주변 안테나가 디바이스의 주변 에지 및 안테나 접지를 따라서 이어지는 주변 공진 요소로부터 형성될 수 있다. 주변 안테나는 무선 로컬 영역 네트워크 신호를 처리하는 데 사용될 수 있다.
후면 안테나는 셀룰러 전화 신호에 대한 무선 주파수(radio-frequency) 안테나 공진 요소로서 무선 전력 수신 코일을 사용함으로써 형성될 수 있거나, 광 기반 컴포넌트들에 대한 플라스틱 지지체 상의 금속 안테나 트레이스들로부터 형성될 수 있다.
셀룰러 전화 신호는 전면 및 후면에서의 안테나들을 사용하여 전송 및 수신될 수 있다. 960 ㎒ 초과의 주파수에서의 신호는 전면 안테나를 사용하여 처리될 수 있거나, 700 내지 960 ㎒에서의 신호는 후면 안테나를 사용하여 처리될 수 있거나, 또는 이 안테나들은 다른 주파수에서의 신호를 처리하는 데 사용될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 예시적인 전자 디바이스의 전방 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 예시적인 전자 디바이스의 개략도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 예시적인 모노폴 안테나의 개략도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 예시적인 전자 디바이스의 측단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 예시적인 전자 디바이스에서의 용량 결합된 컴포넌트들의 예시적인 층들의 후방 사시도이다.
도 6은 일 실시예에 따른, 전자 디바이스 안테나를 형성하는 데 사용될 수 있는 컴포넌트들의 측단면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른, 도 6의 컴포넌트들에 안테나 급전 단자를 결합시키는 데 사용될 수 있는 부분을 갖는 예시적인 차폐 캔(shielding can)의 사시도이다.
도 8은 일 실시예에 따른, 도 7의 차폐 캔에 양극 안테나 급전 단자를 결합시키는 데 사용될 수 있는 스프링 핑거(spring finger)들의 예시적인 세트의 사시도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 안테나를 형성할 수 있는 구조체들을 갖는 전자 디바이스의 후방 부분의 측단면도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 셀룰러 전화 안테나로서 사용될 수 있는 유형의 예시적인 무선 전력 코일의 개략도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 셀룰러 전화 안테나로서 사용되는 무선 전력 코일을 갖는 전자 디바이스를 위한 예시적인 무선 회로의 사시도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 전자 디바이스 안테나를 위한 안테나 캐리어로서 사용될 수 있는 유형의 예시적인 지지 구조체의 사시도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 디바이스의 주변 에지를 따라서 이어지는 주변 안테나를 갖는 예시적인 전자 디바이스의 평면도이다.
도 14는 일 실시예에 따른, 도 13의 안테나를 위한 예시적인 안테나 공진 요소의 사시도이다.
도 15는 일 실시예에 따른 무선 주파수 송수신기 회로에 결합된, 도 14에 도시된 유형의 안테나 공진 요소를 갖는 예시적인 안테나의 사시도이다.
도 16은 일 실시예에 따른, 도 15의 안테나에 대한 예시적인 동작 모드들을 도시하는 표이다.
도 1의 전자 디바이스(10)와 같은 전자 디바이스에는 무선 회로가 제공될수 있다. 무선 회로는 안테나들을 포함할 수 있다. 셀룰러 전화 안테나 및 무선 로컬 영역 네트워크 및 위성 내비게이션 시스템 안테나와 같은 안테나들은, 디스플레이, 터치 센서, 근거리 통신 안테나, 무선 전력 코일, 주변 안테나 공진 요소, 및 디바이스 하우징 구조체와 같은 전기 컴포넌트들로부터 형성될 수 있다.
전자 디바이스(10)는, 랩톱 컴퓨터와 같은 컴퓨팅 디바이스, 임베디드 컴퓨터를 포함하는 컴퓨터 모니터, 태블릿 컴퓨터, 셀룰러 전화, 미디어 플레이어, 또는 다른 핸드헬드 또는 휴대용 전자 디바이스, 더 작은 디바이스, 예컨대 손목시계 디바이스, 펜던트(pendant) 디바이스, 헤드폰 또는 이어피스(earpiece) 디바이스, 안경 또는 사용자의 머리에 착용되는 다른 장비에 임베드된 디바이스, 또는 다른 착용형 또는 소형 디바이스, 텔레비전, 임베디드 컴퓨터를 포함하지 않는 컴퓨터 디스플레이, 게이밍 디바이스, 내비게이션 디바이스, 디스플레이를 구비한 전자 장비가 키오스크(kiosk) 또는 자동차 내에 장착되어 있는 시스템과 같은 임베디드 시스템, 이러한 디바이스들 중 둘 이상의 디바이스들의 기능을 구현하는 장비, 또는 다른 전자 장비일 수 있다. 도 1의 예시적인 구성에서, 디바이스(10)는 손목시계와 같은 휴대용 디바이스이다. 원하는 경우, 디바이스(10)를 위한 다른 구성들이 사용될 수 있다. 도 1의 예는 단지 예시적인 것이다.
도 1의 예에서, 디바이스(10)는 디스플레이(14)와 같은 디스플레이를 포함한다. 디스플레이(14)는 하우징(12)과 같은 하우징 내에 장착되어 있다. 때때로 인클로저 또는 케이스로 지칭될 수 있는 하우징(12)은 플라스틱, 유리, 세라믹, 섬유 복합재, 금속(예컨대, 스테인리강, 알루미늄 등), 다른 적합한 재료들, 또는 이들 재료 중 임의의 둘 이상의 조합으로 형성될 수 있다. 하우징(12)은, 하우징(12)의 일부 또는 전부가 단일 구조체로서 기계가공되거나 성형되는 일체형 구성을 사용하여 형성될 수 있거나, 또는 다수의 구조체들을 사용하여 형성될 수 있다(예컨대, 내부 프레임 구조체, 외부 하우징 표면들을 형성하는 하나 이상의 구조체 등). 하우징(12)은 금속 측벽들, 또는 다른 재료들로 형성된 측벽들을 가질 수 있다.
디스플레이(14)는, 전도성 용량성 터치 센서 전극(conductive capacitive touch sensor electrode)들의 층 또는 다른 터치 센서 컴포넌트들(예컨대, 저항성 터치 센서 컴포넌트, 청각적 터치 센서 컴포넌트, 힘 기반 터치 센서 컴포넌트, 광 기반 터치 센서 컴포넌트 등)을 통합하는 터치 스크린 디스플레이일 수 있거나, 또는 터치 감응형이 아닌 디스플레이일 수 있다. 용량성 터치 스크린 전극들은 인듐 주석 산화물 패드들의 어레이 또는 다른 투명한 전도성 구조체들로부터 형성될 수 있다.
디스플레이(14)는 액정 디스플레이(LCD) 컴포넌트들로 형성된 디스플레이 픽셀들의 어레이, 전기 영동 디스플레이 픽셀들의 어레이, 플라즈마 디스플레이 픽셀들의 어레이, 유기 발광 다이오드 디스플레이 픽셀들의 어레이, 전기습윤 디스플레이 픽셀들의 어레이, 또는 다른 디스플레이 기술들에 기초한 디스플레이 픽셀들을 포함할 수 있다.
디스플레이(14)는 디스플레이 커버 층을 사용해 보호될 수 있다. 디스플레이 커버 층은 투명 재료, 예컨대 유리, 플라스틱, 사파이어 또는 다른 결정질 유전체 재료들, 세라믹, 또는 다른 투명 재료들로 형성될 수 있다.
디바이스(10)는, 원하는 경우, 스트랩(16)과 같은 스트랩에 결합될 수 있다. 스트랩(16)은 (예로서) 사용자의 손목에 대해 디바이스(10)를 유지하는 데 사용될 수 있다. 스트랩을 포함하지 않는 구성도 디바이스(10)에 사용될 수 있다.
디바이스(10)에 사용될 수 있는 예시적인 컴포넌트들을 도시하는 개략도가 도 2에 도시된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 디바이스(10)는 저장 및 처리 회로(28)와 같은 제어 회로를 포함할 수 있다. 저장 및 처리 회로(28)는 하드 디스크 드라이브 저장소, 비휘발성 메모리(예컨대, 플래시 메모리, 또는 솔리드 스테이트 드라이브(solid state drive)를 형성하도록 구성된 다른 전기적 프로그램가능 판독 전용 메모리), 휘발성 메모리(예컨대, 정적 또는 동적 랜덤 액세스 메모리) 등과 같은 저장소를 포함할 수 있다. 저장 및 처리 회로(28) 내의 처리 회로는 디바이스(10)의 동작을 제어하는 데 사용될 수 있다. 이러한 처리 회로는 하나 이상의 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 디지털 신호 프로세서, 응용 주문형 집적 회로 등에 기초할 수 있다.
저장 및 처리 회로(28)는 인터넷 브라우징 애플리케이션, VOIP(voice-over-internet-protocol) 전화 통화 애플리케이션, 이메일 애플리케이션, 미디어 재생 애플리케이션, 운영 체제 기능들 등과 같은 소프트웨어를 디바이스(10) 상에서 실행하는 데 사용될 수 있다. 외부 장비와의 상호작용을 지원하기 위해, 저장 및 처리 회로(28)는 통신 프로토콜을 구현하는 데 사용될 수 있다. 저장 및 처리 회로(28)를 사용하여 구현될 수 있는 통신 프로토콜들은 인터넷 프로토콜, 무선 로컬 영역 네트워크 프로토콜(예컨대, 때때로 와이파이®라고 지칭되는 IEEE 802.11 프로토콜), 블루투스® 프로토콜과 같은 다른 단거리 무선 통신 링크를 위한 프로토콜, 셀룰러 전화 프로토콜, MIMO 프로토콜, 안테나 다이버시티 프로토콜 등을 포함한다.
입출력 회로(44)는 입출력 디바이스들(32)을 포함할 수 있다. 입출력 디바이스들(32)은 데이터가 디바이스(10)에 공급되게 하기 위해, 그리고 데이터가 디바이스(10)로부터 외부 디바이스들로 제공되게 하기 위해 사용될 수 있다. 입출력 디바이스들(32)은 사용자 인터페이스 디바이스, 데이터 포트 디바이스, 및 다른 입출력 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 입출력 디바이스들(32)은 터치 스크린, 터치 센서 기능이 없는 디스플레이, 버튼, 스크롤 휠, 터치 패드, 키 패드, 키보드, 마이크로폰, 카메라, 버튼, 스피커, 상태 표시기, 광원, 오디오 잭 및 기타 오디오 포트 컴포넌트, 디지털 데이터 포트 디바이스, 광 센서, 발광 다이오드, 모션 센서(가속도계), 정전용량 센서, 근접 센서, 자기 센서, 힘 센서(예컨대, 디스플레이에 가해진 압력을 검출하기 위해 디스플레이에 결합된 힘 센서) 등을 포함할 수 있다.
입출력 회로(44)는 무선 회로(34)를 포함할 수 있다. 무선 회로(34)는 무선 전력 어댑터로부터 무선으로 전송된 전력을 수신하기 위한 무선 전력 수신기(48) 및 코일(50)을 포함할 수 있다. 무선 통신을 지원하기 위해, 무선 회로(34)는 하나 이상의 집적 회로로 형성된 무선 주파수(RF) 송수신기 회로, 전력 증폭기 회로, 저잡음 입력 증폭기, 수동 RF 컴포넌트, 안테나들(40)과 같은 하나 이상의 안테나, 전송 라인, 및 RF 무선 신호를 처리하기 위한 다른 회로를 포함할 수 있다. 무선 신호는 또한 광을 이용하여(예컨대, 적외선 통신을 이용하여) 전송될 수 있다.
무선 회로(34)는 다양한 무선 주파수 통신 대역을 처리하기 위한 무선 주파수 송수신기 회로(90)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 회로(34)는 송수신기 회로(36, 38, 42, 46)를 포함할 수 있다. 송수신기 회로(36)는 와이파이®(IEEE 802.11) 통신을 위한 2.4 ㎓ 및 5 ㎓ 대역을 처리할 수 있고 2.4 ㎓ 블루투스® 통신 대역을 처리할 수 있는 무선 로컬 영역 네트워크 송수신기 회로일 수 있다. 회로(34)는, (예로서) 700 내지 960 ㎒의 낮은 통신 대역, 1400 ㎒ 또는 1500 ㎒ 내지 2170 ㎒의 중간 대역(예를 들어, 1700 ㎒에서 피크를 갖는 중간 대역), 및 2170 또는 2300 내지 2700 ㎒의 높은 대역(예를 들어, 2400 ㎒에서 피크를 갖는 높은 대역) 또는 700 ㎒와 2700 ㎒ 사이의 다른 통신 대역들과 같은 주파수 범위들, 또는 다른 적합한 주파수들에서의 무선 통신을 처리하기 위한 셀룰러 전화 송수신기 회로(38)를 사용할 수 있다. 회로(38)는 음성 데이터 및 비음성 데이터를 처리할 수 있다. 무선 통신 회로(34)는, 원하는 경우, 다른 단거리 및 장거리 무선 링크들을 위한 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 회로(34)는 60 ㎓ 송수신기 회로, 텔레비전 및 무선 신호들을 수신하기 위한 회로, 호출 시스템 송수신기, 근거리 통신(NFC) 송수신기 회로(46)(예를 들어, 13.56 ㎒ 또는 다른 적합한 주파수에서 동작하는 NFC 송수신기) 등을 포함할 수 있다. 무선 회로(34)는 1575 ㎒의 글로벌 위치확인 시스템(global positioning system, GPS) 신호를 수신하거나 또는 다른 위성 위치확인 데이터를 처리하기 위한 GPS 수신기 회로(42)와 같은 위성 내비게이션 시스템 회로를 포함할 수 있다. 와이파이® 및 블루투스® 링크 및 다른 단거리 무선 링크에서, 무선 신호는 전형적으로 수십 또는 수백 피트에 걸쳐 데이터를 전달하는 데 이용된다. 셀룰러 전화 링크 및 기타 장거리 링크에서, 무선 신호는 전형적으로 수천 피트 또는 마일에 걸쳐 데이터를 전달하는 데 이용된다.
무선 회로(34)는 안테나들(40)을 포함할 수 있다. 안테나들(40)은 임의의 적합한 안테나 유형들을 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 안테나들(40)은 루프 안테나 구조체, 패치 안테나(patch antenna) 구조체, 역-F(inverted-F) 안테나 구조체, 슬롯 안테나 구조체, 평면 역-F 안테나 구조체, 헬리컬 안테나(helical antenna) 구조체, 모노폴 안테나, 다이폴, 이러한 디자인들의 혼성체 등으로 형성된 공진 요소들을 갖는 안테나들을 포함할 수 있다. 상이한 유형의 안테나들이 상이한 대역들 및 대역들의 조합에 사용될 수 있다. 예를 들면, 하나의 유형의 안테나는 로컬 무선 링크 안테나를 형성하는 데 사용될 수 있고, 또 다른 유형의 안테나는 원격 무선 링크 안테나를 형성하는 데 사용될 수 있다. 일부 구성들에서, 상이한 안테나들은 셀룰러 전화 송수신기 회로(38)를 위한 상이한 대역들을 처리하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 안테나는 송수신기 회로(38)에 대한 700 내지 960 ㎒의 낮은 대역을 처리할 수 있고, 제2 안테나는 송수신기 회로(38)에 대한 위성 내비게이션 시스템 주파수 및 960 ㎒ 초과의 주파수에서의 셀룰러 전화 통신을 처리할 수 있다.
컴팩트한 전자 디바이스에서, 공간은 확보하기가 힘들다. 따라서, 다른 식으로는 안테나들로서 사용되지 않을 것이고 추가적 디바이스 기능들을 지원하는 전기 컴포넌트들의 부분들을 사용하여 디바이스(10)에서 안테나를 구현하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(14)와 같은 컴포넌트들에 안테나 전류를 유도하여, 디바이스(10) 내에 부피가 큰 안테나 구조체들을 통합할 필요 없이 디스플레이(14) 및/또는 다른 전기 컴포넌트들(예를 들어, 터치 센서, 근거리 통신 루프 안테나 등)이 셀룰러 주파수 및/또는 다른 주파수에 대한 안테나로서 기능할 수 있게 하는 것이 바람직할 수 있다. 다른 예로서, (일반적으로 셀룰러 전화 주파수의 700 ㎒ 하단 미만인 ㎑-㎒ 범위의 주파수에서) 무선 전력 신호를 수신하는 코일(50)과 같은 컴포넌트는 또한, (예를 들어, 700 내지 960 ㎒ 또는 다른 적합한 주파수에서) 셀룰러 전화 전송을 처리하는 데 사용될 수 있다. 하우징(12)의 주변부를 따라서 이어지는 안테나 공진 요소와 같은 주변 전도성 구조체들은 또한 안테나들(40)을 형성하는 데(예를 들어, 무선 로컬 영역 네트워크 안테나를 형성하기 위해) 사용될 수 있다.
도 3은, 하우징(12)으로부터 형성된 공동 내에서 디바이스(10)를 위한 안테나가 어떻게 형성될 수 있는지를 도시하는, 디바이스(10)의 간략화된 측단면도이다. 도 3의 안테나(40F)는 급전부(100)와 같은 안테나 급전부에 결합된 공진 요소(102)와 같은 안테나 공진 요소를 가질 수 있다. 급전부(100)는 양극 안테나 급전 단자(104)와 같은 양극 안테나 급전 단자, 및 접지 안테나 급전 단자(106)와 같은 접지 안테나 급전 단자를 가질 수 있다. 양극 안테나 급전 단자(104)는 안테나 공진 요소(102)에 결합될 수 있다. 접지 안테나 급전 단자(106)는 접지에(예를 들어, 하우징(12)의 금속 측벽 부분들, 및 도 3의 예에서 안테나 공동을 형성하기 위한 인쇄 회로 구조체들과 같은, 요소(102) 주위의 다른 전도성 구조체들에) 결합될 수 있다. 급전부(100)는 동축 케이블과 같은 전송 라인 또는 가요성 인쇄 회로 전송 라인에 의해 송수신기 회로(90)에 결합될 수 있다. 공진 요소(102)는 모노폴 안테나 공진 요소(예컨대, 안테나(40F)는 후면-공동형(cavity-backed) 모노폴 안테나일 수 있음) 또는 다른 적합한 안테나 공진 요소일 수 있다.
도 3의 예시적인 구성에 도시된 바와 같이, 안테나 공진 요소(102)의 팁(110)과 같은 안테나 공진 요소(102)의 부분은 유도성 경로(108)(예를 들어, 가요성 인쇄 회로 상의 금속 트레이스들로부터 형성된 경로, 또는 다른 적합한 신호 경로)에 의해 접지(예를 들어, 하우징(12))에 결합될 수 있다. 안테나(40F)는 셀룰러 전화 대역들 및 다른 대역들(예를 들어, 700 ㎒ 초과의 대역들, 960 ㎒ 초과의 대역들 등) 또는 다른 적합한 주파수 대역들에서 무선 주파수 신호를 전송 및 수신하는 데 사용될 수 있다. 이 주파수 대역들 및/또는 다른 주파수 대역들을 처리하기 위해 추가적 안테나들이 또한 디바이스(10)에 제공될 수 있다. 도 3의 안테나(40F)에 대한 구성은 단지 예시적인 것이다.
도 4는 도 1의 디바이스(10)와 같은 예시적인 전자 디바이스의 측단면도이다. 도 4의 예시적인 구성에서, 안테나(40F)의 안테나 공진 요소(102)는 디스플레이(14)의 디스플레이 커버 층(120) 아래의 용량 결합된 전기 컴포넌트들의 스택으로부터 형성되었다. 디바이스(10)는 안테나(40F)를 위한 안테나 접지로서 기능하는 하우징(12)과 같은 하우징(예를 들어, 금속 측벽들 및/또는 다른 금속 부분들을 갖는 하우징)을 가질 수 있다. 안테나(40F)를 위한 안테나 공진 요소(102)를 형성하는 데 사용되는 디스플레이 커버 층(120) 아래의 컴포넌트들은 평면 형상들(예를 들어, 평면의 직사각형 형상, 평면의 원형 형상 등)을 가질 수 있고, 금속 및/또는 안테나 전류를 전달하는 다른 전도성 재료로부터 형성되는 전도성 구조체들을 가질 수 있다. 이 컴포넌트들의 얇은 평면 형상들 및 도 4의 적층형 구성은 이 컴포넌트들을 서로 용량 결합시킴으로써, 이들이 무선 주파수에서 함께 동작하여 안테나 공진 요소(102)를 형성하도록 할 수 있다.
안테나 공진 요소(102)를 형성하는 컴포넌트들은 예를 들어, 터치 센서(122), 디스플레이 패널(124)(때때로 디스플레이, 디스플레이 층, 또는 픽셀 어레이로 지칭됨), 및 근거리 통신 안테나(126)와 같은 평면 컴포넌트들을 포함할 수 있고, 근거리 통신 회로(128)를 포함할 수 있다. 터치 센서(122)는 용량성 터치 센서일 수 있고, 투명한 용량성 터치 센서 전극들(예를 들어, 인듐 주석 산화물 전극들)을 갖는 폴리이미드 기판 또는 다른 가요성 중합체 층으로 형성될 수 있다. 디스플레이 패널(124)은 유기 발광 다이오드 디스플레이 층 또는 다른 적합한 디스플레이 층일 수 있다. 근거리 통신 안테나(126)는, 자기장 차폐 재료(예를 들어, 페라이트 층 또는 다른 자기장 차폐 층)를 포함하고 근거리 통신 루프들(140)과 같은 금속 트레이스들의 루프들을 포함하는 가요성 층으로 형성될 수 있다. 안테나(40F)는 안테나 급전부(100)를 이용하여 급전될 수 있다. 급전부(100)는 안테나 공진 요소(102)에(예를 들어, 근거리 통신 통신 회로(128) 또는 도 4의 적층된 컴포넌트들의 다른 부분에) 결합되는 단자(104)와 같은 양극 단자를 가질 수 있다. 급전부(100)는 디바이스(10) 내의 안테나 접지(예를 들어, 금속 하우징(12))에 결합되는 단자(106)와 같은 접지 단자를 가질 수 있다.
근거리 통신 회로(128)는 인쇄 회로(150)와 같은 인쇄 회로 기판, 근거리 통신 송수신기 회로(46) 및 인쇄 회로(150)에 장착된 다른 전기 컴포넌트들(컴포넌트들(152)), 및 컴포넌트들(152)과 중첩되고 이들을 차폐하는 금속 차폐 캔(154)을 포함할 수 있다.
유도성 경로(108)는 근거리 통신 회로(128)와 인쇄 회로(130) 사이에서 연장되는 금속 트레이스들을 갖는 가요성 인쇄 회로로 형성될 수 있다. 경로(108)의 일 단부에서, 경로(108)는 (예를 들어, 제로 삽입력(zero-insertion-force) 커넥터 또는 다른 결합 메커니즘을 사용하여) 근거리 통신 회로(128)의 인쇄 회로(132)에 결합될 수 있다. 경로(108)의 대향 단부에서, 경로(108)는 인쇄 회로(132) 및 인쇄 회로(132) 상의 시스템-인-패키지 회로(134)(예를 들어, 도 2의 회로(28) 및/또는 회로(44) 참조)에 결합될 수 있다. 경로(108)는 도 3과 관련하여 설명된 바와 같이 안테나(40F)의 일부로서 기능할 수 있고, 또한 인쇄 회로(132) 상의 시스템-인-패키지 회로(134) 및 다른 회로와, 디스플레이 커버 층(120) 아래의 컴포넌트들(예를 들어, 터치 센서 층(122), 디스플레이 층(124), 및 근거리 통신 안테나 층(126))의 스택 및 근거리 통신 회로(128) 사이에서 데이터 및 제어 신호를 전달할 수 있다.
금속 스크류(160)와 같은 전도성 구조체들은 인쇄 회로(132) 내의 신호 트레이스들을 접지에 결합시키는 데(예를 들어, 경로(108)가 하우징(12)에 결합될 수 있도록) 사용될 수 있다. 진동기(156)(예를 들어, 제어 회로(28)가 사용자에게 경보를 제공하도록 제어할 수 있는 전자기 액추에이터) 및 배터리(158)(예를 들어, 무선 전력 수신기(48) 및 코일(50)을 사용해 무선으로 충전되는 배터리)와 같은 컴포넌트들은 디바이스(12)의 후방부(도 4의 예시적인 배열에서 하우징(12)으로 도시됨)와 컴포넌트들(122, 124, 126)과 같은 컴포넌트들 사이에 개재될 수 있다.
디스플레이 커버 층(120) 아래에 적층될 수 있고 안테나(40F)의 안테나 공진 요소(104)를 형성할 수 있는 예시적인 전기 컴포넌트들의 후방 사시도가 도 5에 도시된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 컴포넌트 스택(168)은 터치 센서 층(122), 디스플레이 층(124) 및 근거리 통신 안테나 층(126)을 포함할 수 있다. 층(122), 층(124) 및 층(126)은 서로 인접하여 적층되고, 따라서 서로 용량 결합된다. 이는 층들(122, 124, 126)이 무선 주파수(예컨대, 셀룰러 전화 주파수)에서 안테나 공진 요소로서 함께 동작할 수 있게 한다. 층(122), 층(124) 및 층(126)은 커넥터들(162)을 사용하여 디바이스(10) 내의 다른 컴포넌트들과 상호연결될 수 있다. 커넥터들(162)은 층(126)의 하부측 상에, 층(122)의 테일(tail)(122T) 상에, 층(124)의 테일(124T) 상에, 그리고/또는 다른 적합한 구조체들 상에 장착될 수 있다. 근거리 통신 회로(128), 및 터치 센서 처리 회로(164) 및 디스플레이 드라이버 회로(166)와 같은 추가적 회로가, (예로서) 근거리 통신 안테나 층(126)의 하부측 상에 장착될 수 있다. 원하는 경우, 다른 유형의 컴포넌트들이 스택(168)에 장착될 수 있다. 예를 들어, 힘 센서 층이 스택(168)에 포함될 수 있다. 다른 예로서, 이 층들 중 둘 이상의 층들의 기능들이 통합될 수 있다. 예를 들어, 용량성 터치 센서를 위한 용량성 터치 센서 전극들은 유기 발광 다이오드 디스플레이 층(124) 상의 금속 트레이스들로부터 형성될 수 있고, 별도의 터치 센서 층(122)은 생략될 수 있다. 근거리 통신 안테나 층(126)은 또한 (예를 들어, 근거리 통신 회로가 없는 디바이스(10)의 구성에서, 그리고/또는 근거리 통신 안테나가 하우징(12)의 상이한 부분에 위치되는 디바이스(10)의 구성에서) 생략될 수 있다. 도 5의 전기 컴포넌트 스택(168)은 예시적이다.
도 6은 근거리 통신 안테나 층(126) 및 연관된 근거리 통신 회로(128)의 일부분의 측단면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 근거리 통신 회로(128)는, 트레이스들(140)과 같은 근거리 통신 안테나 루프들에 결합되는 회로(170)(예를 들어, 도 2의 근거리 통신 송수신기 회로(46) 참조)와 같은 회로를 포함할 수 있다. 디바이스(10)의 근거리 통신 안테나 내에 임의의 적합한 개수의 루프-형상의 트레이스들(140)이 있을 수 있다(예를 들어, 2 내지 40개 루프, 5개 초과의 루프, 30개보다 적은 루프 등). 신호 경로들(172)(예를 들어, 층들(126, 150) 내의 금속 트레이스들)은 회로(170)를 트레이스들(140)에 결합시키고 차폐 캔(154)을 위한 접지를 형성하는 데 사용될 수 있다. 회로(170), 및 회로들(174)과 같은 추가적 회로들은 차폐 캔(154) 아래에 하우징될 수 있다. 가요성 인쇄 회로(108)는 커넥터(108C)를 사용하여 인쇄 회로(132)에 결합될 수 있다.
차폐 캔(154)은 금속으로 형성될 수 있으며, 안테나 급전 단자(104)로서 기능하는 부분(154C)과 같은, 탭, 클립 또는 다른 돌출부를 가질 수 있다. 캔(154)의 부분(154C)은 클립(176) 내의 금속 프롱(prong)들(176P)과 같은 가요성 스프링 핑거들 사이에 수용될 수 있다. 클립(176)은 가요성 인쇄 회로 전송 라인 상의 양극 신호 경로 또는 송수신기 회로(90)에 결합된 다른 적합한 신호 경로에 결합되어, 안테나 신호가 클립(176)을 통해 차폐 캔(154)에 제공되도록 할 수 있다.
부분(154C)이 금속 스트립(예를 들어, 캔(154)의 일부분 및/또는 차폐 캔(154)에 결합되는 추가적 금속 스트립)으로 형성된 예시적인 구성에서의 차폐 캔(154)의 후방 사시도. 부분(154C)은 코팅(178)(예를 들어, 금, 니켈 또는 다른 금속들)과 같은 코팅을 가져서, 부분(154C)의 코팅된 표면이 프롱들(176P) 사이에 수용될 때 부분(154C)과 클립(176)의 프롱들(176P) 사이의 양호한 옴 접촉을 용이하게 할 수 있다.
클립(176)이 스크류들(180)과 같은 체결구들을 사용하여 고정되는 예시적인 구성에서의 클립(176)의 사시도가 도 8에 도시된다. 클립(176)은 하우징(12) 상의 플라스틱 지지체 또는 다른 적합한 지지 구조체들 상에 장착될 수 있다. 가요성 인쇄 회로(182)와 같은 가요성 인쇄 회로 내의 금속 트레이스들은 양극 안테나 급전 신호를 클립(176)으로 라우팅할 수 있다. 원하는 경우, 임피던스 정합 회로 및 다른 회로가 인쇄 회로(182) 상에 장착될 수 있다.
안테나(40F)는 디바이스(10)의 전방을 통해 동작하는 데 효과적일 수 있으며, 따라서 때때로 디바이스(10)를 위한 전면 안테나를 형성하는 것으로서 지칭될 수 있다. 원하는 경우, 주변 전도성 부재가 디바이스(10)를 위한 안테나를 형성하는 데 사용될 수 있고/있거나 후면 안테나가 디바이스(10)를 위한 안테나를 형성하는 데 사용될 수 있다.
예로서, 도 9의 디바이스(10)의 후방부의 측면도를 고려한다. 도 9에 도시된 유형의 구성에서, 후방 하우징 벽(12R)은 플라스틱, 유리, 또는 다른 유전체와 같은 재료로 형성될 수 있으며, 후방 벽(12R)이 하우징(12)의 다른 부분들(예를 들어, 금속 측벽들과 같은 금속 하우징 부분들 등) 내에 수용될 수 있게 하는 원형 형상 또는 다른 형상을 가질 수 있다. 코일(50)은 전도성 와이어의 루프들, 인쇄 회로 상의 금속 트레이스들의 루프들, 또는 전도성 신호 경로들의 다른 루프들로 형성될 수 있다. 후방 하우징 벽(12R)은 디바이스(10)가 사용자에 의해 착용될 때 사용자의 신체(예를 들어, 손목(180))에 받쳐지는 만곡된 외부 표면을 가질 수 있다. 원하는 경우, 후방 벽(12R)은 창(184)과 같은 하나 이상의 투명한 창을 갖는 개구를 가질 수 있다. 광 기반 컴포넌트들(182)은 창(184)과 같은 창들과 정렬되어 장착될 수 있다. 컴포넌트들(182)은 발광 다이오드들(예를 들어, 적외선 발광 다이오드, 가시광 발광 다이오드 등)을 포함할 수 있으며, 광 검출기들(예를 들어, 발광 다이오드들에 의해 방출된, 손목(180)으로부터 반사된 후의 광을 검출하기 위한 검출기들)을 포함할 수 있다. 이들과 같은 구성은 광 기반 컴포넌트들(182)이 사용자의 생리학적 파라미터들(심박수, 혈액 산소 레벨 등)을 모니터링하는 데 사용될 수 있게 한다.
코일(50), 및/또는 컴포넌트들(182) 또는 디바이스(10) 내의 다른 구조체들과 연관된 플라스틱 캐리어 상의 금속 안테나 트레이스들과 같은 후방 벽(12R)에 인접한 다른 금속 구조체들 내의 신호 경로들은 디바이스(10)를 위한 후면 안테나(안테나(40R))를 형성하는 데 사용될 수 있다. 동작 동안, 안테나(40R)는 후면(12R) 및 손목(180)의 표면들에 수직으로 배향된 전기장을 갖는 무선 주파수 신호를 전송 및/또는 수신할 수 있다. 이러한 신호는 때로는 크리핑 파(creeping wave)로 지칭될 수 있으며, 손목(180)이 존재하는 경우에도 안테나(40R)가 효율적으로 동작하게 할 수 있다.
도 10은, 무선 주파수 송수신기 회로(90)가 무선 주파수(예를 들어, 셀룰러 전화 주파수)에서 후면 안테나(40R)로서 코일(48)을 사용할 수 있게 하는, 디바이스(10)에서 사용될 수 있는 예시적인 회로의 회로도이다. 무선 전력을 수신할 때, 코일(50)은 무선 전력 어댑터 또는 다른 무선 전력 전송 디바이스로부터 전송된, 무선 전송된 교류 신호를 수신할 수 있다. 무선 전력 수신기(48)는, 수신된 교류 무선 전력 신호를 정류하여 디바이스(10)를 위한 직류 전력을 생성하는 정류기 회로를 가질 수 있다. 정합 회로(190)는 무선 주파수 송수신기 회로(90)를 코일(50)에 결합시키는 데 사용될 수 있다. 무선 주파수 송수신기 회로(90)는 700 ㎒ 내지 960 ㎒의 주파수(예를 들어, 낮은 셀룰러 전화 통신 대역)에서 또는 다른 적합한 주파수(예를 들어, 700 ㎒ 초과의 주파수 등)에서 동작할 수 있다. 이들 주파수에서, 결합 커패시터들(192)은 단락 회로들을 형성하여, 전송된 무선 주파수 신호가 코일(50) 내의 전도성 재료에 인가될 수 있고, 코일(50)에 의해 수신되는 무선 주파수 신호가 무선 주파수 송수신기(90)에 전달될 수 있다. 700 ㎒ 초과의 주파수에서, 코일(50) 내의 전도성 경로들은 패치 또는 모노폴 안테나와 같은 안테나를 형성할 수 있다(예를 들어, 코일(50)은 이들 주파수에서 인덕터로서 동작하지 않는다). 무선 전력 수신과 연관된 더 낮은 주파수에서(예를 들어, 1 ㎑ 내지 100 ㎒ 범위의 주파수 또는 다른 적합한 주파수에서), 커패시터들(192)은 개방 회로들을 형성하고, 코일(50)의 루프들 주위에 전류 흐름을 유도하는 무선 전력 신호가 수신될 수 있게 한다.
도 11은 코일(50)로 그리고 코일(50)로부터 신호를 라우팅하는 데 사용될 수 있는 예시적인 구조체들의 사시도이다. 도 11의 예에서, 코일(50)은 금속 트레이스들의 루프들을 갖는 링-형상의 가요성 인쇄 회로를 사용하여 구현되었다. 가요성 인쇄 회로 케이블(194)(때때로 "코일 플렉스(coil flex)"로 지칭됨)과 같은 신호 경로는 인쇄 회로(202)를 코일(50)에 결합시키는 데 사용될 수 있다. 인쇄 회로(202) 상의 회로(200)는 무선 전력 수신기(48) 및 무선 송수신기 회로(90)를 포함할 수 있다. 송수신기(90)가 저대역 셀룰러 전화 안테나로서 코일(50)을 사용하고 있을 때, 코일(50)은 급전 단자(196)와 같은 양극 안테나 급전 단자 및 접지 안테나 급전 단자(198)와 같은 접지 안테나 급전 단자를 갖는 안테나 급전부를 사용하여 급전될 수 있다. 접지 안테나 급전 단자(198)는 (예로서) 하우징(12)의 금속 부분과 같은 안테나 접지에 결합될 수 있다. 무선 전력이 코일(50)에 의해 수신되고 있을 때, 코일(50)로부터의 신호는 가요성 인쇄 회로(194) 내의 금속 트레이스들을 통해 회로(200) 내의 무선 전력 수신기(48)로 라우팅될 수 있다.
원하는 경우, 전송 라인을 갖는 가요성 인쇄 회로(예를 들어, 인쇄 회로(194) 참조)와 같은 안테나 신호 경로는, 송수신기 회로(90)를, 플라스틱 지지 구조체 또는 후방 하우징(12R)에 인접한 다른 유전체 구조체 상의 금속 트레이스들에 결합시키는 데 사용될 수 있다. 이러한 유형의 구성에서, 플라스틱 지지 구조체 상의 금속 트레이스들은 후면 안테나(40R)를 위한 안테나 공진 요소로서 기능할 수 있다.
도 12에 도시된 하나의 예시적인 구성으로, 발광 다이오드들(182E) 및 광 검출기들(182D)과 같은 광 기반 컴포넌트들(182)은 트레이, 또는 도 12의 지지 부재(206)와 같은 다른 지지 구조체 내에 장착될 수 있다. 부재(206)는 불투명 플라스틱과 같은 유전체 재료로 형성될 수 있다. 발광 다이오드들(182E) 및 광 검출기들(182D) 사이에 개재되는 지지 부재(206)의 부분들은 발광 다이오드들(182E)로부터 방출된 내부 미광(stray light)이 광 검출기들(182D)에 도달하는 것을 방지하는 것을 도울 수 있다. 부재(206)는, 광 기반 컴포넌트들(184)이 창(184)(도 9)과 같은 각각의 투명 창들과 정렬되도록, 후방 하우징 구조체(12R)(도 9)에 인접하게 장착될 수 있다.
플라스틱 부재(206)의 표면 상의 금속 트레이스들(204)은 안테나(40R)를 위한 안테나 공진 요소(예를 들어, 모노폴 안테나 공진 요소, 역-F 안테나 공진 요소, 패치 안테나 공진 요소 등)를 형성하는 데 사용될 수 있다. 금속 트레이스들(204)은 하우징 벽 구조체(12R)에 인접한 부재(206)의 하부 표면 상에 형성될 수 있거나, 부재(206)의 다른 부분들 상에 형성될 수 있다. (예를 들어, 층(204)이 모노폴 안테나 공진 요소로서 동작하고 있을 때) 효율을 감소시킬 수 있는 바람직하지 않은 전류 루프들을 감소시키기 위해, 층(204)의 부분들 내에(예를 들어, 발광 다이오드들(182E) 사이의 간극에 인접한 층(204)의 부분들 내에) 간극들이 형성될 수 있다. 후면 안테나(40R)가 지지 부재(20) 상의 금속 트레이스들(204)로 형성되는 구성들에서, 코일(50)은 무선 전력 신호를 수신하기 위해 독점적으로 사용될 수 있다. 트레이스들(204)이 생략되는 구성들에서, 코일(50)은 무선 전력 신호를 수신하는 데 사용될 수 있고, 도 10과 관련하여 설명된 바와 같이 안테나(40R)를 형성하는 데 사용될 수 있다.
전면 안테나(40F) 및 후면 안테나(40R)에 추가하여, 디바이스(10)는 도 13의 주변 안테나(40P)와 같은 하나 이상의 주변 안테나를 가질 수 있다. 주변 안테나(40P)는 주변 안테나 공진 요소(220)와 같은 주변 안테나 공진 요소를 가질 수 있다. 안테나 공진 요소(220)는 디바이스(10)의 하나, 둘, 또는 둘 이상의 에지를 따라서 이어질 수 있다. 안테나 공진 요소(220)는 모노폴 공진 요소일 수 있거나, 또는 원하는 경우, 양극 안테나 급전 단자(222) 및 접지 안테나 급전 단자(224)로 형성되는 안테나 급전부와 병렬로 요소(220)를 접지에 단락시키는 경로(226)와 같은 복귀 경로를 갖는 역-F 안테나 공진 요소일 수 있다. 원하는 경우, 요소(220)는 연장될 수 있고/있거나, 예시적인 추가적 공진 요소 전도성 재료(228)로 나타낸 바와 같이 추가적 공진 요소들이 하우징(12)의 주변부를 따라 형성될 수 있다. 원하는 경우, 회로들(230)과 같은 하나 이상의 회로가 안테나 공진 요소 구조체들과 접지 사이에 결합될 수 있다(예를 들어, 동조가능 회로, 커패시터, 인덕터, 및/또는 다른 안테나 회로).
안테나(40P)의 안테나 공진 요소(220)를 위한 예시적인 구성이 도 14에 도시된다. 도 14에 도시된 바와 같이, 공진 요소(220)는 성형된 플라스틱 안테나 캐리어(232)에 임베드된 시트 금속 부재(시트 금속의 스트립)와 같은 전도성 부재로 형성될 수 있다. 캐리어(232)는 디스플레이 커버 층(120)(도 4)의 하부측의 주변 홈 내에 수용될 수 있거나, 디바이스(10)의 다른 주변 부분들에 장착될 수 있다. 요소(220)의 부분들은 단자들(A, B)을 형성할 수 있다. 단자(A)는 요소(220)의 단부(244)에 위치될 수 있고, 단자(B)는 요소(220)의 단부(244)로부터 떨어져 요소(220)의 길이를 따라 거리(D)에 위치될 수 있다. 가요성 인쇄 회로(236)는 양극 안테나 급전 단자(222)에 결합된 양극 신호 전도체 및 접지 안테나 급전 단자(224)에 결합된 접지 신호 전도체를 갖는 전송 라인(238)과 같은 전송 라인을 가질 수 있다. 급전 단자(224)는 하우징(12) 또는 다른 전기 연결부 내로 스크류체결되는 스크류(240)와 같은 금속 체결구를 사용하여 (예를 들어, 금속 하우징(12) 또는 디바이스(10) 내의 다른 적합한 접지 구조체에) 접지될 수 있다. 스위칭 회로(242)는 단자들(A, B)을 가요성 인쇄 회로(236)의 상이한 부분들에 선택적으로 결합시킴으로써, 안테나(40P)가 상이한 동작 모드들(예컨대, 안테나 튜닝 등을 위해)에 배치되도록 하는 데 사용될 수 있다.
도 15는 스위칭 회로(242)가 조정가능한 위상 천이기(adjustable phase shifter)(244)와 같은 동조가능 컴포넌트들을 어떻게 포함할 수 있는지를 도시하는 개략도이다. 원하는 경우, 회로(242)는 다른 동조가능 컴포넌트들(예를 들어, 동조가능 인덕터, 동조가능 커패시터 등)을 가질 수 있다. 스위칭 회로(242)는, 입력(246)에서 제어 회로(28)로부터 수신된 제어 신호에 의해 구성될 수 있다. 송수신기 회로(90)(예를 들어, 도 2의 송수신기 회로(36) 및/또는 주변 안테나(40P)를 사용하여 안테나 신호를 전송 및/또는 수신하는 다른 무선 주파수 송수신기 회로)는 회로(242)에 결합되는 단자들(X, Y)을 가질 수 있다. 접지 단자(C)(예를 들어, 안테나 접지로서 기능하는 하우징(12)의 금속 부분들에 결합될 수 있는, 도 14의 스크류(240) 참조)는 또한 회로(242)에 결합될 수 있다.
도 16은 안테나(40P)에 대한 예시적인 동작 모드들을 도시하는 표이다. 안테나(40P)는 도 16의 모드들(M1, M2, M3)과 같은 상이한 동작 모드들 및/또는 추가적 동작 모드들에서 동작하도록 구성될 수 있다. 도 16의 예는 단지 예시적인 것이다.
도 16의 예시적인 예의 모드(M1)에서, 단자(X)는 단자(A)에 결합될 수 있고 단자(Y)는 단자(B)에 결합될 수 있다. 이 모드에서, 안테나(40P)는 역-F 안테나로서 동작할 수 있다.
모드(M2)에서, 스위칭 회로(242)는 단자(Y)를 단자(A)에 결합시키고 단자(X)를 단자(B)에 결합시키도록 구성될 수 있다. 모드(M2)에서의 안테나(40P)는 역-F 안테나일 수 있다. 안테나(40P)의 복귀 경로의 위치는 모드들(M1, M2) 사이에서 반전될 수 있다.
모드(M3)에서, 스위칭 회로(242)는 단자(B)를 개방 회로에 결합시키고, 단자(X)를 단자(C)(접지)에 결합시키고, 단자(Y)를 단자(A)에 결합시키도록 구성될 수 있다. 때때로 하우징 접지 모드로 지칭될 수 있는 이 모드에서, 안테나(40P)는 (예로서) 모노폴 안테나로서 동작할 수 있다.
무선 회로(34)는 안테나들(40F, 40R, 40P), 코일(50) 및 근거리 통신 안테나(126)를 사용할 수 있다. 근거리 통신 송수신기 회로(46)는 (예를 들어, 13.56 ㎒ 또는 다른 적합한 주파수에서) 근거리 통신 신호를 전송 및 수신하기 위해 안테나(126)를 사용할 수 있다. 코일(50)은 (예를 들어, 100 ㎒ 미만, 10 ㎒ 미만, 1 ㎒ 미만, 1 ㎑ 초과, 또는 다른 적합한 주파수에서) 무선 전력을 수신하기 위해 무선 전력 수신기(48)에 의해 사용될 수 있다. IEEE 802.11 통신, 블루투스® 및/또는 다른 무선 로컬 영역 네트워크 통신을 위한 2.4 ㎓ 및/또는 5 ㎓에서의 신호와 같은 700 ㎒ 초과의 무선 주파수 신호는 (예로서) 주변 안테나(40P)에 의해 처리될 수 있다. 저대역 셀룰러 전화 신호(예를 들어, 700 ㎒ 내지 960 ㎒의 주파수에서의 셀룰러 전화 통신)는 안테나(40R)에 의해 처리될 수 있다. 중간 대역, 고대역, 및 960 내지 2700 ㎒에서의 셀룰러 전화 및 GPS 신호들과 같은 960 ㎒ 초과의 다른 대역들 내의 셀룰러 전화 신호 및 GPS 신호는 안테나(40F)에 의해 처리될 수 있다. 원하는 경우, 안테나(40P)는 생략될 수 있고, 안테나(40F)는 IEEE 802.11 통신, 블루투스®, 및/또는 다른 무선 로컬 영역 네트워크 통신을 위한 2.4 ㎓ 및/또는 5 ㎓에서의 무선 주파수 신호를 처리하는 데 사용될 수 있다. 안테나(40F) 및/또는 디바이스(10) 내의 다른 안테나들은 또한, 원하는 경우, 저대역 신호(예를 들어, 700 내지 960 ㎒의 신호)를 처리하는 데 사용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나를 위한 안테나 접지의 적어도 일부를 형성하는 금속 하우징 벽을 갖는 하우징, 디스플레이 커버 층, 디스플레이 커버 층에 의해 중첩되고 안테나를 위한 안테나 공진 요소를 형성하는 용량 결합된 전기 컴포넌트 층들의 스택, 및 전기 컴포넌트 층들의 스택에 결합된 양극 안테나 급전 단자를 갖고 안테나 접지에 결합된 접지 안테나 급전 단자를 갖는 안테나를 위한 안테나 급전부를 포함하는, 전자 디바이스가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 용량 결합된 전기 컴포넌트 층들의 스택은 디스플레이 층을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 용량 결합된 전기 컴포넌트 층들의 스택은 디스플레이 층과 디스플레이 커버 층 사이에 개재되는 터치 센서 층을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 용량 결합된 전기 컴포넌트 층들의 스택은 근거리 통신 안테나 층을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 디스플레이 층은 근거리 통신 안테나 층과 터치 센서 층 사이에 개재되는 유기 발광 다이오드 디스플레이 층을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 근거리 통신 안테나 층에 결합된 근거리 통신 회로를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 근거리 통신 안테나 층은 금속 트레이스들의 루프들을 포함하고, 근거리 통신 회로는 인쇄 회로, 금속 트레이스들의 루프들에 결합되는 인쇄 회로 상의 근거리 통신 송수신기, 및 근거리 통신 송수신기와 중첩되는 금속 차폐 캔을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 양극 안테나 급전 단자는 금속 차폐 캔에 결합된다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 추가적 인쇄 회로, 및 근거리 통신 회로 내의 인쇄 회로와 추가적 인쇄 회로 사이에 결합된, 안테나 공진 요소를 접지에 결합시키는 유도성 경로로서 기능하는 가요성 인쇄 회로를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 추가적 인쇄 회로와 근거리 통신 안테나 층 사이의 배터리를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는, 안테나를 사용하여 960 ㎒ 초과의 주파수에서 안테나 신호를 전송 및 수신하도록 구성되는, 안테나에 결합된 무선 주파수 송수신기 회로를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 안테나를 사용하여 셀룰러 전화 신호를 전송 및 수신하도록 구성되는, 안테나에 결합된 무선 주파수 송수신기 회로를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 용량 결합된 컴포넌트 층들의 스택은 디스플레이 층을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 하우징에 결합된 스트랩을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 안테나를 위한 안테나 접지를 형성하는 구조체, 안테나를 위한 안테나 공진 요소의 적어도 일부를 형성하는 디스플레이, 및 디스플레이에 결합된 양극 안테나 급전 단자를 갖고 안테나 접지에 결합된 접지 안테나 급전 단자를 갖는 안테나를 위한 안테나 급전부를 포함하는 전자 디바이스가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 그 디스플레이와 중첩되는 디스플레이 커버 층, 및 디스플레이에 용량 결합되고 안테나 공진 요소의 일부를 형성하는 터치 센서를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는, 터치 센서에 용량 결합되고 안테나 공진 요소의 일부를 형성하는 근거리 통신 층을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 차폐 캔을 갖는 근거리 통신 회로를 포함하며, 양극 안테나 급전부는 차폐 캔을 통해 디스플레이에 결합된다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 금속 스프링 핑거들을 포함하며, 차폐 캔은 금속 스프링 핑거들에 결합되는 부분을 갖는다.
일 실시예에 따르면, 안테나를 위한 안테나 접지의 적어도 일부를 형성하는 금속 측벽들을 갖는 하우징, 하우징 내의 디스플레이, 디스플레이와 중첩되는 디스플레이 커버 층, 디스플레이와 디스플레이 커버 층 사이에 개재되는 터치 센서 - 적어도 터치 센서 및 디스플레이는 용량 결합되어 안테나를 위한 안테나 공진 요소를 형성함 -, 및 안테나를 사용하여 안테나 신호를 전송 및 수신하도록 구성된 셀룰러 전화 송수신기 회로를 포함하는 전자 디바이스가 제공된다.
상기 내용은 단지 예시적인 것이며, 기술된 실시예들에 대해 다양한 수정들이 이루어질 수 있다. 전술한 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.

Claims (20)

  1. 전자 디바이스로서,
    안테나를 위한 안테나 접지의 적어도 일부를 형성하는 금속 하우징 벽을 갖는 하우징;
    디스플레이 커버 층;
    상기 디스플레이 커버 층에 의해 중첩되고 상기 안테나를 위한 안테나 공진 요소를 형성하는 용량 결합된(capacitively coupled) 전기 컴포넌트 층들의 스택 - 상기 용량 결합된 전기 컴포넌트 층들의 스택은 상기 안테나 공진 요소를 형성하도록 상기 안테나를 무선 주파수들(radio frequencies)에서 동작시킬 때 연결되는 추가 전기 컴포넌트 층과 디스플레이 층을 포함함 - ; 및
    상기 용량 결합된 전기 컴포넌트 층들의 스택에 결합된 양극 안테나 급전 단자를 갖고 상기 안테나 접지에 결합된 접지 안테나 급전 단자를 갖는, 상기 안테나를 위한 안테나 급전부를 포함하는, 전자 디바이스.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 추가 전기 컴포넌트 층은 상기 디스플레이 층과 상기 디스플레이 커버 층 사이에 개재되는 터치 센서 층을 포함하는, 전자 디바이스.
  4. 제3항에 있어서, 상기 용량 결합된 전기 컴포넌트 층들의 스택은 근거리 통신 안테나 층을 포함하는, 전자 디바이스.
  5. 제4항에 있어서, 상기 디스플레이 층은 상기 근거리 통신 안테나 층과 상기 터치 센서 층 사이에 개재되는 유기 발광 다이오드 디스플레이 층을 포함하는, 전자 디바이스.
  6. 제5항에 있어서, 상기 근거리 통신 안테나 층에 결합된 근거리 통신 회로를 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
  7. 제6항에 있어서, 상기 근거리 통신 안테나 층은 금속 트레이스들의 루프들을 포함하고, 상기 근거리 통신 회로는 인쇄 회로, 상기 금속 트레이스들의 루프들에 결합되는 상기 인쇄 회로 상의 근거리 통신 송수신기, 및 상기 근거리 통신 송수신기와 중첩되는 금속 차폐 캔(metal shielding can)을 포함하는, 전자 디바이스.
  8. 제7항에 있어서, 상기 양극 안테나 급전 단자는 상기 금속 차폐 캔에 결합되는, 전자 디바이스.
  9. 제8항에 있어서,
    추가적 인쇄 회로; 및
    상기 근거리 통신 회로 내의 상기 인쇄 회로와 상기 추가적 인쇄 회로 사이에 결합된 가요성 인쇄 회로 - 상기 추가적 인쇄 회로는 상기 안테나 공진 요소를 상기 접지에 결합시키는 유도성 경로로서 기능함 - 를 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
  10. 제9항에 있어서, 상기 추가적 인쇄 회로와 상기 근거리 통신 안테나 층 사이의 배터리를 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
  11. 제10항에 있어서, 상기 안테나를 사용하여 960 ㎒ 초과의 주파수에서 안테나 신호를 전송 및 수신하도록 구성되는, 상기 안테나에 결합된 무선 주파수(radio-frequency) 송수신기 회로를 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
  12. 제1항에 있어서, 상기 안테나를 사용하여 셀룰러 전화 신호를 전송 및 수신하도록 구성되는, 상기 안테나에 결합된 무선 주파수 송수신기 회로를 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
  13. 삭제
  14. 제1항에 있어서, 상기 하우징에 결합된 스트랩을 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
  15. 전자 디바이스로서,
    안테나를 위한 안테나 접지를 형성하는 구조체;
    디스플레이;
    전기 컴포넌트 층 - 상기 디스플레이와 상기 전기 컴포넌트 층은 상기 안테나를 위한 안테나 공진 요소를 형성하도록 무선 주파수들(radio frequencies)에서 연결됨 - ; 및
    상기 디스플레이에 결합된 양극 안테나 급전 단자를 갖고 상기 안테나 접지에 결합된 접지 안테나 급전 단자를 갖는, 상기 안테나를 위한 안테나 급전부
    를 포함하는, 전자 디바이스.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 디스플레이와 중첩되는 디스플레이 커버 층; 및
    상기 디스플레이에 용량 결합되고 상기 안테나 공진 요소의 일부를 형성하는 터치 센서를 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
  17. 제16항에 있어서, 상기 터치 센서에 용량 결합되고 상기 안테나 공진 요소의 일부를 형성하는 근거리 통신 층을 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
  18. 제17항에 있어서, 차폐 캔을 갖는 근거리 통신 회로를 추가로 포함하며, 상기 양극 안테나 급전부는 상기 차폐 캔을 통해 상기 디스플레이에 결합되는, 전자 디바이스.
  19. 제18항에 있어서, 금속 스프링 핑거(metal spring finger)들을 추가로 포함하며, 상기 차폐 캔은 상기 금속 스프링 핑거들에 결합되는 부분을 갖는, 전자 디바이스.
  20. 전자 디바이스로서,
    안테나를 위한 안테나 접지의 적어도 일부를 형성하는 금속 측벽들을 갖는 하우징;
    상기 하우징 내의 디스플레이;
    상기 디스플레이와 중첩되는 디스플레이 커버 층;
    상기 디스플레이와 상기 디스플레이 커버 층 사이에 개재되는 터치 센서 - 적어도 상기 터치 센서 및 상기 디스플레이는 용량 결합되고 상기 안테나를 무선 주파수들(radio frequencies)에서 동작시킬 때 상기 안테나를 위한 안테나 공진 요소를 형성함 -; 및
    상기 안테나를 사용하여 안테나 신호를 전송 및 수신하도록 구성된 셀룰러 전화 송수신기 회로를 포함하는, 전자 디바이스.
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